非零相位木星位置的测量

论文摘要

太阳系行星及其卫星的天体测量观测有着重要的意义。位置观测的主要目的是可以改进行星和卫星的轨道理论,为太阳系空间探测服务。通常,行星位置测量都会受到相位效应的影响,因此研究如何在非零相位的情况下有效消除相位效应的影响对于高精度的行星定心是非常有必要的。本文针对木星非零相位的位置测量,探讨了基于木星椭球模型（包括木星的相位缺（phase defect）,边缘线（limb）和昼夜线（terminator））的边缘补偿算法。全文主要由以下三部分组成:1.木星边缘的确定:采用业已证明的LOG算子和二次插值技术对木星边缘进行亚像素边缘定位。2.边缘偏差的补偿:判断检测到的边缘点是处于边缘线还是昼夜线,对于处于昼夜线上的点进行偏差补偿,得到木星的物理边缘。3.木星定心:采用椭圆定义的迭代拟合算法对边缘进行拟合,得到木星中心。本文在Visual C++6.0平台上实现了该算法,并采用一种精度估计方法,即通过木星中心与卫星的距离和时间的变化关系来评估该算法的精确性,同时和不考虑相位影响的定心方法进行对比,分析和处理。结果表明,此算法是可行的和比较有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 FITS格式简介
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 木星模型的建立
• 2.1 椭球面斜平行投影的边界问题
• 2.2 证明椭球面斜平行投影的边界是一条椭圆曲线
• 2.3 两个投影相交部分的曲线方程及性质
• 2.4 两个半椭圆曲线有相同的中心
• 2.5 本章小结
• 第三章 算法设计与分析
• 3.1 阈值化边缘检测
• 3.2 用LOG算子处理
• 3.2.1 LOG算子
• 3.2.2 亚像素边缘定位
• 3.2.3 对处于昼夜线上的LOG边缘点的调整
• 3.3 基于补偿边缘检测方法和过程
• 3.3.1 使用椭圆拟合求出椭圆参数
• 3.3.2 矩方法测量卫星位置
• 3.4 本章小结
• 第四章 实验过程和结果分析
• 4.1 图像预处理
• 4.1.1 数据的读取
• 4.1.2 数据的变换
• 4.1.3 数据的显示
• 4.2 图像处理
• 4.2.1 背景选取
• 4.2.2 灰度阈值
• 4.2.3 边缘检测
• 4.2.4 椭圆拟合
• 4.2.5 卫星位置的测量操作
• 4.2.6 试验数据的收集和整理
• 4.3 实验结果的比较
• 4.3.1 2002年01月04日晚图像实验
• 4.3.2 2003年02月18日晚图像实验
• 4.3.3 2003年02月27日晚图像实验
• 4.3.4 2003年02月28日晚图像实验
• 4.3.5 2005年01月06日晚图像实验
• 4.4 试验结论
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢